本发明专利技术涉及一种柴油颗粒过滤器，包括陶瓷的壁流式过滤器基材和在流进通道中施加的由高熔点材料构成的涂层。涂层（６）设置成使得该涂层对于碳黑颗粒（７）在流进侧封闭在壁（４）中的连通流进通道（１）和流出通道（２）的气孔（５），而同时不妨碍气态的废气组分通过。涂层可以由一种或多种高熔点的氧化物或由高熔点的材料制造。在这两种情况下，涂层导致明显地减少深过滤并因此显著降低在深过滤阶段的过程中可观察到的背压增大。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有改善的背压特性的柴油颗粒过滤器，该柴油颗粒过滤器适合于从特别是在车辆中的柴油发动机的废气除去柴油碳黑。
技术介绍
用柴油发动机推动的机动车的废气除了有害气体一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx) 外还包含来源于燃料在气缸燃烧室中的不完全燃烧的组分。除了大多同样主要以气态存在的残余碳氢化合物外，这还包含颗粒排放，也称为“柴油碳黑”或“碳黑颗粒”。对此涉及主要由含碳的固体颗粒和粘附的液相构成的复杂的附聚物，该液相大多主要由长链的碳氢化合物凝结物组成。粘附在固体组分上的液相也称为“可溶有机成分S0F”或“挥发性有机部分 VOF，，。为了除去这些颗粒排放而使用颗粒过滤器。在当前的微尘问题的背景下，日益使用陶瓷的壁流式过滤器基材，该壁流式过滤器基材的突出之处在于相对于小的颗粒也具有高的过滤效率。这些壁流式过滤器基材是陶瓷的蜂窝基体，其包括多个交替地气密封闭的流进通道和流出通道。图1示意示出一个这样的壁流式过滤器基材。流入流进通道(1)中的含颗粒的废气通过位于出口侧的气密的封闭塞C3)被强迫穿过多孔的壁(4)并且从在流进侧封闭的流出通道( 重新流出壁流式过滤器基材。在此从废气中过滤出柴油碳黑。在壁流式过滤器基材中在穿过壁时的碳黑过滤可以描述为两级的过程。在第一阶段、所谓的“深过滤阶段”中，在含颗粒的废气穿过壁时碳黑颗粒保持粘附于壁的气孔中 (图2b)。这导致壁中的气孔直径减小并因此导致在壁流式过滤器基材上的背压的跳跃式增大。一旦气孔直径过度地减小，为了允许中等的或较大的碳黑颗粒进入气孔中，就在整个的流进通道中开始滤饼形成(图2c)。在构建滤饼的过程中，在壁流式过滤器基材上的背压仅仍随被过滤的柴油碳黑的量线性地上升。图3示意示出在壁流式过滤器上的背压从无碳黑的过滤器出发作为容纳的碳黑量的函数的发展。(1)示出未积碳黑的过滤器的背压， (2)示出在深过滤阶段的过程中的增大，而C3)示出在滤饼形成阶段的过程中线性的背压增加。在壁流式过滤器基材中的碳黑过滤的上述两级式过程一般来说是通用的；它同样在未被涂层的壁流式过滤器基材中观察到，如在带有催化活性的涂层、带有碳黑点燃涂层或带有具有用于改善过滤效率的特别的锚定结构的涂层的壁流式过滤器基材中那样。壁流式过滤器的原始配置首先影响构件在未积碳黑的状态下的初始背压，如由图4可看出的。 具有催化涂层的壁流式过滤器基材或具有典型的碳黑点燃涂层O)的壁流式过滤器基材在未积碳黑的状态下表现出比未被涂层的壁流式过滤器基材(1)显著更高的初始背压；但背压曲线随增大的碳黑装载的走向可与未被涂层的基材⑴的背压曲线的走向相比拟。具有提高过滤效率的涂层(3)的基材在未积碳黑的状态下通常表现出可与具有催化涂层的壁流式过滤器的初始背压相比拟的初始背压。但在深过滤阶段的过程中背压的升高是显著较陡的，因为气孔半径由于有针对性地装入的锚定结构还要更快地变窄。原则上，高的背压如同背压的较快升高一样在用于机动车中的柴油颗粒过滤器中是不希望的，因为这在工作中导致必须耗费马达功率以将废气压过废气净化设备。该马达功率对于驱动车辆来说丢失了。但马达功率用于驱动的最佳的利用与提高有效的燃料利用是意义相同的并且意味着燃料消耗优点并因此也意味着车辆的减少的(X)2排放。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提供一种柴油颗粒过滤器，该柴油颗粒过滤器的突出之处在于改善的背压特性，而同时并不表现出降低的过滤效率或恶化的催化特性或恶化的碳黑点燃特性。该目的通过一种柴油颗粒过滤器实现，该柴油颗粒过滤器包括陶瓷的壁流式过滤器基材和在流进通道中施加的由高熔点材料构成的涂层的，所述涂层设置成，使得该涂层对于碳黑颗粒在流进侧封闭在壁中的连通流进通道和流出通道的气孔，而同时不妨碍气态的废气组分通过(图5)。这通过这样一种涂层实现，该涂层主要包含一种或多种高熔点的氧化物，该氧化物的颗粒尺寸这样地匹配于在壁流式过滤器基材的壁中的气孔尺寸，即，氧化物的颗粒尺寸分布的d5(l值等于或大于壁流式过滤器基材的气孔尺寸分布的d5值，其中，同时氧化物的颗粒尺寸分布的d9(l值等于或大于壁流式过滤器基材的气孔尺寸分布的d95值。在此，氧化物的颗粒尺寸分布的d5(l值或d9(l值应理解成，氧化物的总体积的50%或90%仅包含这样的、直径小于或等于作为d5(l或d9(l给出的值的颗粒。壁流式过滤器基材的气孔尺寸分布的 d5值或d95值应理解成，能通过水银孔率计确定的总气孔容积的5%或95%由直径小于或等于作为d5或d95给出的值的气孔形成。当涂层主要包含一种高熔点的纤维材料时，该纤维材料如同透气的垫那样放置到气孔开口上面并因此使即使最细的碳黑颗粒进入气孔中也显著变难或在最有利的情况下在最大程度上阻止最细的碳黑颗粒进入气孔中，也给出在流进通道中施加的涂层的要求的功能性。适合的纤维材料可以如此选择，即纤维的平均长度在50至250 μ m之间并且纤维的与质量有关(单位质量的massenbezogen)的平均直径等于或小于壁流式过滤器基材的气孔尺寸分布的d5(l值，其中，壁流式过滤器基材的气孔尺寸分布的d5(l值应理解成，能通过水银孔率计确定的总气孔容积的50%由直径小于或等于作为d5(l给出的值的气孔形成。在两种情况下，涂层导致深过滤明显减少并因此在深过滤阶段的过程中要观察到的背压增大明显降低。图6示意示出通过施加的涂层取得的效果。通过在流进通道中施加减少深过滤的涂层来降低背压的构思原则上可以用到所有壁流式过滤器基材上。按照本专利技术的构件的优选的实施方式包括这样的壁流式过滤器基材，该壁流式过滤器基材由碳化硅、堇青石或钛酸铝制成并且在流进通道与流出通道之间的壁中具有平均直径在5至50 μ m之间、特别优选在10至25 μ m之间的气孔。以下详细描述多个最重要的按照本专利技术的实施形式。按照本专利技术的、功能在于明显减少深过滤的涂层以下称为“涂覆层”。在权利要求2中说明了一种按照本专利技术的具有涂覆层的颗粒过滤器，该涂覆层主要包含一种或多种高熔点的氧化物。为了这样获得涂覆层，即，把连通流进通道和流出通道的用于碳黑颗粒的气孔封闭，而同时并不妨碍气态的废气组分通过，必须仔细地选择用于涂覆层的材料。特别是要使用的氧化物必须具有匹配于在基材的壁中的气孔尺寸分布的颗粒尺寸分布。当氧化物的颗粒尺寸分布的d5(l值等于或大于壁流式过滤器基材的气孔尺寸分布的d5值，并且同时氧化物的颗粒尺寸分布的d9(l值等于或大于壁流式过滤器基材的气孔尺寸分布的d95值时，便满足涂覆层的按规定的功能。(一方面对颗粒尺寸分布的和另一方面对气孔尺寸分布的相应的dx值的理解在上文已经说明过)。优选使用这样的氧化物， 该氧化物具有d5(l值大于或等于5 μ m并且d9(l值大于或等于20 μ m的颗粒尺寸分布。特别优选的是d5(1值在10至15 μ m之间和d9(1值在25至40 μ m之间的氧化物。优选使用d5(1值为10至15 μ m和d9(1值为30至35 μ m的氧化物。后者的突出之处除在减少深过滤方面的优化的功能外还在于特别好的在壁流式过滤器基材上的粘附。在一些氧化物中，要求的颗粒尺寸范围可以很好地通过在将氧化物引入壁流式过滤器基材中之前有针对性地预磨氧化物来获得。为了可以全面地利用该优点，涂覆层的本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．柴油颗粒过滤器，包括陶瓷的壁流式过滤器基材和在流进通道中施加的由高熔点材料构成的涂层，所述涂层设置成使得该涂层对于碳黑颗粒在流进侧封闭在壁中的连通流进通道和流出通道的气孔，而同时不妨碍气态的废气组分通过。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：F·多恩豪斯，
申请(专利权)人：尤米科尔股份公司及两合公司，
类型：发明
国别省市：DE
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